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800 kt/a硫酸装置风机和汽轮机故障分析(一) 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|30码期期必中 / 12-11-05

    某公司一期“836”工程配套的800 kt/a硫磺制酸装置于2005年3月一次投料试车成功,该装置采用型号为AV80 -4的轴流风机,位于干燥塔后(即塔后风机),有4级动叶片和5级可调式静叶片,额定转速3 950 r/min;有2台中温中压、排汽压力为0.6 MPa、功率6MW的B6 - 35/7型背压式汽轮机,一台用于驱动风机,另一台是与800kt/a硫磺制酸装置配套建设的发电汽轮机。经过半年的生产,装置已能满负荷稳定运行,硫酸产量超过设计值;但风机和汽轮机在运行中出现了一些问题,现将故障分析和解决措施介绍如下。
1  汽轮机和风机存在的故障
1.1  汽轮机
    风机驱动汽轮机投产运行9个月后,在2005年12月设备大修中就发现汽轮机的动、静叶片、叶轮、隔板、轴封及进汽室喷嘴等部位大量结垢;进汽室第一个调节汽阀所控制的喷嘴组中,有几个喷嘴几乎被水垢堵死,使得高8 mm的喷嘴通道仅剩1~2 mm;各级汽封损坏也很严重,损坏的汽轮机转子前汽封在现场已无法修复,只好将汽轮机转子运回制造厂处理。发电汽轮机于2005年3月初并网发电,运行不到1个月,汽轮机的前几级静叶片就不同程度地形咸红白色松散水垢。
1.2风机
    设备大修中发现风机的动静叶片结满了1层松散的黑色酸油泥垢,风机风量供应不足,并呈日益下降的趋势,致使硫酸产量日益下降、工艺指标日益恶化,进而引起焚硫炉温度偏高、炉气S02浓度高、氧硫比偏低、转化器一段温度高、转化率下降等一系列问题。按硫酸产量、S02气浓及转化率核算,目前风机的实际风量约为3500m3/min;调整风机风量的静叶角度已开到1000(尚未全开),若继续开大静叶角度,风机风量也不会增加。汽轮机的调速汽门已全开,汽轮机进汽量不可能再增加(流量计导压管多次被溶解在蒸汽中的白色颗粒状结晶盐类堵住,致使汽轮机进汽流量无法确认)。由风机的风量设计值3911m3/min、升压设计值50 kPa及汽轮机输出功率设计值5 730 kW(近似认为汽轮机输出功率等于风机轴功率)为基准作计算,则风机风量3 500 m3/min、升压33kPa时汽轮机实际输出功率应为3 400 kW,与此功率相对应的汽轮机进汽量约为40 t/h。而查汽轮机调速汽门特性图可知,在汽轮机调速汽门开到底的情况下,汽轮机的进汽量应为71 t/h。目前,汽轮机进汽压力已超过3.5 MPa。排汽压力已由设计值0.6 MPa降到0.5 MPa;风机转速勉强维持在3 950 r/min。
2  故障原因分析
2.1  汽轮机内部结垢
    汽轮机调速汽门全开,汽轮机进汽量为71 t/h时,轮室压力的设计值为2. 05 MPa;汽轮机进汽量为50 t/h时,轮室压力的设计值为1.51 MPa。按汽轮机实际进汽量40 t/h计算,汽轮机轮室压力应远低于2. 05 MPa。目前汽轮机的轮室压力已经达到2. 55 MPa,超过进汽量71 t/h时轮室压力设计值24%,超过进汽量50 t/h时轮室压力设计值69%。对于中温中压汽轮机,一般该值超过15%时即表明汽轮机叶片结垢严重,叶片结垢将会明显减小汽轮机的通流面积、降低汽轮机输出功率及效率,增加了轴向推力(推力轴承轴瓦温度已由50℃增至61℃)和隔板弯曲应力,易造成隔板变形,影响设备性能的发挥和危及设备安全运行。而且,从汽轮机的排汽量看,其实际进汽量远未达到71 t/h。分析认为,汽轮机进汽量减少的主要原因是汽轮机的动、静叶片、叶轮、隔板、轴封及进汽室喷嘴等结垢,导致汽轮机通流面积减小。
2.2水垢成分
    设备大修期间,笔者曾取汽轮机通流面所结的少许水垢,经少量生产工艺水溶解后,用pH试纸测得其pH值大于12,说明水垢中成分以碱性盐为主。2006年1月份对汽轮机通流面的结垢物咸分进行分析,分析结果见表1。
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    根据分析,汽轮机通流面结垢物中磷酸钠所占比例最大,磷酸钠完全来自加进炉水中防止锅炉结垢的磷酸三钠药剂。结垢物中的钙镁离子主要来自磷酸装置冷凝水。经查阅分析记录,2005年4月3-8日,公司300 kt/a磷酸装置回收的冷凝水电导率、pH值合格,但硬度经常超标,最高时达到2. 02×10-5 mol/L; 2005年1月初至3月初,公司100 kt/a磷酸装置回收的冷凝水电导率、pH值合格,但硬度几乎天天超标,最高时达到3. 63×10。mol/L;均已超过国家给水标准中规定的不大于2×10-6mol/L的指标。结垢物中的铁离子可能是系统投运初期设备和管道的腐蚀产物。
2.3  结垢原因分析
    2006年2月底,对800 kt/a硫酸装置锅炉水质指标进行分析,以P03 -为基准测得锅炉的饱和蒸汽湿度为2. 50%~5.25%,以Na+为基准测得的饱和蒸汽湿度低于以P03'为基准测得的饱和蒸汽湿度(两数据均超过现代电站锅炉蒸汽湿度指标0. 01%~0.03%),原因可能是磷酸三钠药剂的加药管分布不均匀,PO3-4集中于锅筒中部。据检查,800kt/a硫酸装置锅炉锅筒内的加药管未按锅筒长度均匀分布;锅筒顶部汽水分离器内未配置高效金属丝网除沫器,因此造成饱和蒸汽大量带水。锅炉大修前的高水位运行更加剧了蒸汽的带水,使汽轮机通流面在短期内迅速结垢,直接造成汽轮机输出功率不足。
    如果800 kt/a硫酸装置锅炉蒸汽湿度为0.01%~0.03%,炉水中p(P03-)为10 mg/L,锅炉排污率为设计值2%时,若使饱和蒸汽的质量达标,则锅炉给水中的p(Na+)和p( Si02)则分别需达到0. 85~2.8 mg/L和1.33~4 mg/L。从目前减温水使用情况看,当每克锅炉给水中的Na+或Si02增加0.03 μg时,每克蒸汽中的Na+或Si0,将增加0.001 p-g(过热蒸汽采用减温水进行调温)。
3处理措施
3.1  锅炉的处理
    2台锅炉(第一台为300 kt/a硫酸装置锅炉)每克饱和蒸汽中Na+含量低的时候只有0. 01~0.1 pog,甚至仅为0.001~0.01μg,高时达到0.1~1 μg;其含量绝大多数时间远高于锅炉给水中的Na+含量,蒸汽中Na+含量波动大的主要原因是未控制好锅炉排污。连续排污应以稳定锅炉水的含盐量、排放锅炉水表面的泡沫、悬浮物,从而达
到保持和控制锅炉蒸汽的品质为目的;连续排污阀开度一般以锅炉水品质为控制标准进行调节控制。根据我公司锅炉水品质较好的实际情况,以饱和蒸汽中Na+或Si0,的含量为准进行调控较妥,控制指标可按标准或略高于标准来控制,当控制指标高时开大连排、低时关小连排,以保持蒸汽指标和锅炉水品质基本稳定。将连续排污阀由截止阀改为带开度指示的节流阀或电动(气动)节流阀,以便于调节及远程操作控制。
    三门峡30码期期必中销售风机、轴流风机等风机设备。

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